吉林省磐石市马鞍山石墨矿开采技术条件分析

徐春华+苗健++王红枚++王强

摘 要：马鞍山石墨矿位于吉林省磐石市，属于丘陵地区，矿井以基岩风化裂隙水和构造裂隙水为直接充水水源的水文地质条件简单类型；矿体及围岩稳定性极差，易发生围岩坍塌掉块和顶板冒顶等不良工程地质现象，矿区工程地质条件属以软弱-碎裂岩组为主的复杂类型；矿区地质环境质量不良；开采技术条件为以工程地质及环境地质问题为主复合问题矿床。本文对开采技术条件进行了分析。

关键词： 磐石 石墨矿 开采技术条件

中图分类号： P619 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（c）-0089-02

1 矿区自然地理、水文气象情况

矿区位于吉林省磐石市355°方位，直距45km，运距50km，行政区划隶属烟筒山镇。矿区属于哈达岭山脉与大黑山之间的丘陵地区。地形切割中等，属Ⅲ级地形。矿区东侧有饮马河上游支流，由南向北东流去，其他均为其支流，主要是山间径流，随季节变化明显。该区为北寒温带大陆性季风气候，四季变化明显，冬季长而寒冷，夏季短而炎热，累年平均降水量717.3mm，每年12月至翌年3月为封冻期，冻土厚1.60～1.70m。

2 矿区水文地质

2.1 含水层

（1）第四系全新统冲积砂砾石孔隙潜水含水层：分布于矿区西部及南部，主要由砂、砾石及亚粘土组成，厚度15～30m，水位埋深1～7.4m，富水性较弱。（2）基岩风化裂隙水及含水层：该含水层在矿区内大面积分布，主要为三叠系大酱缸组板岩、含砾板岩、绢云母石英岩、炭质板岩及粉砂质板岩等，本区石墨矿层赋存此层位，浅部风化裂隙发育，风化带厚度一般30～64.30m。另外，岩石本身裂隙也极为发育，富水性较弱。

2.2 相对隔水层

矿区范围内各含水层节理、裂隙发育，各含水层间均有水力联系，不存在隔水层，但在深部节理裂隙不发育，岩石坚硬，完整性好的地段，可视为相对隔水层。

2.3 构造破碎带水文地质特征

（1）构造破碎带裂隙水：矿区位于区域上仙人洞向斜的西南端部，断裂构造不发育。仙人洞向斜：矿区主要为一不对称向斜，石墨矿层赋存于此层位，位于向斜东南端。构造破碎带内赋含构造破碎带裂隙水。

（2）基岩构造裂隙承压水含水层：分布于矿区东部及西部，岩性为板岩、含砾板岩、绢云母石英岩、炭质板岩及粉砂质板岩等，石墨矿层赋存于此层位，据钻孔简易水文观测，均有涌水现象发生，赋含构造裂隙承压水，富水性不均。

2.4 地下水的补给、径流、排泄条件

本区属于丘陵区，地下水的主要补给来源为大气降水，本区地下水排泄方式主要为径流及蒸发。第四系冲积层的透水性良好，孔隙潜水与地表水有密切水力联系，潜水位一般高于河水位标高，则孔隙潜水补给地表水，除一部分潜水被地表径流排泄外，主要沿其水流方向向下游运移，最终以地下径流形式排出区域以外。

2.5 矿坑充水因素分析

（1）自然因素：根据矿区动态资料，丰水期坑道及泉流量均有显著增加，地下水位也普遍升高，故大气降水是坑道的充水影响因素之一。（2）人为因素：未封闭好的钻孔将地下水直接导入坑道。另外，本区内及其周围存在废旧矿井，生产矿井、报废矿井内采空区及老采空区预计有积水。

2.6 矿坑涌水量

（1）矿区周边石墨矿及掘进巷道水文地质情况：现生产矿井最低开采标高为150m，井筒裂隙发育，主要含水层在地表以下30～40m，为风化裂隙水，矿井最大涌水量为40m3/d，最小涌水量为30m3/d。（2）未来矿井充水因素分析及涌水量预测：矿区南部现有矿井的地质、水文地质条件与未来矿井的地质、水文地质条件相似。采用水文地质比拟法预测未来坑道开采标高至-140m时的矿井涌水量。预算结果：Q最大=2494m3/d，Q一般=1871m3/d。该预算结果为正常条件下的矿井涌水量，不包括生产条件的改变、人为、遇构造带、导通地表水、采空区积水、洪水期间、瞬间突水等及其他因素影响。

2.7 水文地质条件评价

综上所述，部分矿体埋藏于当地侵蚀基准面以下，矿坑主要充水因素为基岩风化裂隙水和构造裂隙水，间接充水水源为第四系孔隙水。同时废弃（停采）矿山的采空区积水易成为矿坑主要充水水源。构造裂隙水易形成局部富水带。矿区的水文地质条件的复杂程度为简单类型。

3 矿区工程地质条件

根据矿区地层岩性、地质构造、岩石物理力学性能、岩石风化程度及矿区水文地质特征等条件，将矿区划分为三个工程地质岩组：松散软弱岩组、碎屑岩组、块状组及软弱破碎带。

3.1 松散软弱岩组

主要由第四系全新统冲积砂、砾石及亚粘土组成。在矿区及外围均有覆盖。属软弱岩组。

3.2 碎屑岩组

该岩组岩性为板岩、变质砂岩、砂砾岩、砂质板岩、炭质板岩、绢云母石英岩及矿体等。根据钻孔水文工程地质岩芯编录，该岩组浅部风化带裂隙发育，岩芯整体较破碎，呈块状，矿体及矿体顶底板岩芯均极破碎，导致矿体及矿体围岩无法取样，尤其是炭质板岩，即使取样也不能完成岩石物理力学试验，稳定性差，岩芯完整性极差，为软弱层。在钻孔钻进过程中，部分钻孔在钻进过程中出现矿体顶底板附近出现坍塌现象，使钻孔钻进困难。根据岩石RQD值统计结果表明，矿体及矿体顶底板RQD值均较低，表明岩石等级为劣的或极劣的，岩石整体破碎，稳定性差。试验结果表明，炭质板岩及含砾板岩烘干单轴抗压强度值均很低，表明矿体围岩抗压强度值均较低，稳定性差。岩石属软弱岩石。

3.3 软弱破碎带

主要为各类岩石的风化带、构造破碎带及软弱层。该区岩石风化带及构造破碎带分别含有风化裂隙水及构造裂隙水，由于地下水作用降低了岩石的胶结程度，破坏了岩体完整性，导致岩石物理力学指标的降低。另外，从岩芯编录看，矿体、矿体围岩及部分地段岩石胶结程度差，岩芯呈碎块状-松散状，质软，属软弱层，是矿井生产的不利因素，易发生围岩坍塌掉块和顶板冒顶等不良工程地质现象。

3.4 井巷稳定性评价

矿体及近矿体近顶底板岩芯均极破碎，尤其是炭质板岩裂隙发育、构造破碎带及软弱夹层等地段，矿体及围岩稳定性极差，易发生围岩坍塌掉块和顶板冒顶等不良工程地质现象。故本区工程地质条件属以软弱-碎裂岩组为主的复杂类型。

4 矿区环境地质

（1）地震状况：本区地震烈度为Ⅵ度，地震动峰位加速度为0.05g，属于地震稳定区。（2）水体现状：地表水主要是山间径流，为HCO3-Ca-Mg型水，水量随季节变化明显，沿沟谷地带排出矿区。地下水主要是矿坑水及泉水，根据水质分析报告，水质环境背景值变化不大。（3）采矿产生的地质环境问题浅部开采易形成地面塌陷。现生产矿山已经形成大面积塌陷区。采空区及老窑积水：本矿区南部石墨矿于20世纪70年代建井，存在许多废弃矿井，地下已形成采空区。石墨矿采出干燥后，粉尘较大，应注意加强风尘措施，避免造成环境粉尘污染。综上所述，矿區地质环境质量不良。

5 开采技术条件小结

综上所述，该矿床是以孔隙、裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单类型；工程地质条件属以软弱岩组为主的复杂类型；地质环境质量不良；其开采技术条件为以工程地质及环境地质问题为主复合问题矿床。

参考文献

[1] 李石桥，贾红芳，谢杰桥，等.甘肃阳山金矿床充水因素分析[J].黄金科学技术，2012，20（1）：82-85.

[2] 连永牢，王兴昌.黑龙江省高松山金矿床成矿规律及找矿方向[J].金属矿山，2010，39（6）：119-122.endprint